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苏州纳米所研究员王强斌到水生所交流,学术报

9月7日,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员王强斌应邀到中科院水生生物研究所进行学术交流,并为科研人员和研究生作了题为“先进活体影像技术:眼见为实”(Advanced In Vivo Imaging: Seeing is Believing)的学术报告。该报告系水生所创新系列讲座2016年第5期。

应江苏省新型动力电池重点实验室的邀请,国家优秀青年基金获得者、教育部新世纪优秀人才、南京邮电大学范曲立教授于2015年11月4日下午在仙林校区化学楼224会议室作了题为“Organic Polymeric Semiconductor for Bioimaging Application”的学术报告。报告会由重点实验室主任蔡称心教授主持。化学与材料科学学院副院长唐亚文教授、副院长毛春教授、学院周益明教授、兰亚乾教授、李亚飞教授、袁江教授及相关专业教师和学生参加了报告会。

恶性肿瘤是人类健康的最大威胁之一。热疗正成为继手术、放疗、化疗和免疫疗法后出现的第五种癌症治疗的方法,具有安全可靠、操作简单、疗效好、术后恢复快的优势和特点,被誉为“绿色疗法”。二十一世纪初,中国科学院理化技术研究所研究员唐芳琼率先建立肿瘤热疗平台之后,理化所在纳米光热材料肿瘤热疗研究方面一直处于国际先进水平。然而随着研究的不断深入,近红外激光辐照深度浅等局限限制了肿瘤光热技术的临床应用发展。在大量调研国内医院临床肿瘤热疗技术的基础上,理化所该团队又率先创新提出了在微波热疗中研制微纳增敏材料进行肿瘤消融的思想。然而由于相关理论与实验研究不足,在医用微波频率范围内具有特异性吸收与高热转换效率材料的缺失使得体内肿瘤微波热疗增敏的研究多年来停滞不前。

王强斌在报告中介绍了团队近年来在纳米银的特性、结构特征控制及生物安全性定量评估方面的工作,着重介绍了纳米银的独特光学特征和在动物活体高深度影像观察中的应用。其应用研究包括血管和胶质瘤成像,肿瘤组织对纳米银的非特异性富积方式,以及对肿瘤组织的定向药物输送和实时观察。王强斌团队还通过构建特殊的“纳米框”实现了在体内实时观察特定蛋白分布的动态过程。其系统的研究和详实的数据,显示了纳米银材料的独特优势以及在生物医学研究中的应用前景。正在研发中的多通道、实时、低费用的体内成像体系,也将在未来的临床医学应用上具有独特的价值。报告中,王强斌还详细介绍了成像波长区域和原理,以及NIR-II发射特性等,分享了团队的设计方案和研究思路。

范曲立教授的报告内容集中在“有机高分子半导体材料在生物医学成像中的应用研究”,他从事研究的水溶性共轭高分子可应用于平板显示、照明、生物与化学传感等领域,具有很好的应用前景,范曲立教授设计制备了具有不同主链结构的共轭高分子,揭示了聚集态与光电性能的关系,并探索了其在分子影像学上的应用,另外他还将内源性造影剂-黑色素引入纳米探针的制备中,开发出了生物相容性好的活体正电子断层扫描/磁共振/光声三模态成像纳米平台,并实现了活体肿瘤成像。范曲立教授严谨求实的科学态度,独特的科学研究视角给了实验室所有人很大的启发。

中科院理化所唐芳琼、孟宪伟等科研人员通过数学模型仿真模拟发现微纳结构的限域作用可以显著提高生理盐水的微波热效应。以此为理论依据设计、制备了内核为生理盐水的海藻酸钠微胶囊。在体内和体外安全性、有效性实验基础上,将微胶囊成功应用于动物模型的肿瘤微波热疗,这是利用微波热疗增敏材料实现体内肿瘤治疗的首次报道。这种生物安全性良好、微纳尺寸的胶囊是目前最有临床应用前景的肿瘤微波增敏材料。

在报告的交流环节,老师和同学们踊跃提问,各抒己见,针对纳米材料的生物安全性、组织特异性递送,以及未来纳米银显影材料的应用前景等方面进行了坦诚交流。

整个报告会上,范教授幽默风趣的演讲、严谨的科研内容、突出的研究成果吸引了在场的参会人员,赢得了与会师生的热烈掌声。最后,范教授与在场的老师和同学们进行了积极的讨论与交流,回答了各位老师和同学关注的热点和难点问题,让聆听报告的师生们受益匪浅,加深了大家对有机高分子半导体材料在医药影像成像的了解。

同时,该团队科研人员与中国医科大学第一附属医院合作,发展了具有CT成像增强效果的装载离子液体的中空二氧化锆微波增敏纳米材料。这种简单的纳米结构利用离子液体的高效微波热转换性能,首次通过静脉给药的方式实现了肿瘤微波热疗增敏。可视化CT影像能够实时观察荷瘤SD大鼠微波热疗效果,实时动态监测IL@ZrO2在小香猪体内分布及代谢过程。避免了纳米药物载体代谢、分布等研究中必须不同时间点批量杀死实验动物的局限。这种“all-in-one”的治疗-影像一体化多功能纳米结构展现了微纳可控技术在肿瘤热疗领域巨大的应用前景。

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上述系列研究结果已经刊登于Chemical Science (Advance Article)、Biomaterials(2015,44, 91-102)、Nanoscale(2015,7, 3147-3154)和ACS Appl. Mater. Interfaces(2015,7, 13612–13619)。

王强斌作学术报告

化学与材料科学学院

相关研究工作得到了科技部“863”计划、国家自然科学基金委、中国科学院先导专项的大力支持。

江苏省新型动力电池重点实验室

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2015年11月4日

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中空二氧化锆制备及离子液体装载示意图;IL@ZrO2应用于CT成像引导下肿瘤微波热疗及实时监测治疗效果示意图。

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